Bezpieczna temperatura pracy Arduino

Odpowiedz Nowy wątek
2019-01-16 11:34
0

Kwestia jest następująca: robię coś w oparciu o Arduino Mega.

Ponieważ jest to projekt, który będzie zamknięty w plastikowej puszce, a następnie pojedzie w świat, muszę się zabezpieczyć przez ewentualnym przegrzaniem. W obudowie będzie Arduino, kilka przekaźników na 230V, a przede wszystkim (boję się, że on może najbardziej grzać) zasilacz impulsowy. Obudowa będzie szczelnie zamknięta, żadnego wiatraczka ani innego chłodzenia nie przewiduję, a urządzenie może pracować przez kilka godzin bez przerwy. Dlatego też chcę wsadzić do środka obudowy termometr, który będzie monitorował temperaturę i w razie stwierdzenia, że jest za wysoka - ma się odpalić alarm dźwiękowy.

I teraz pytanie właściwe - jak sądzicie, jaką temperaturę ustawić, żeby całość mogła bezpiecznie działać? Szukałem w necie, ale opinie są różne. Fajnie, jakbyśmy ustalili dwie temperatury - bezpieczną max. temperaturę pracy oraz temperaturę krytyczną, osiągnięcie której powinno skutkować wyłączeniem urządzenia.


That game of life is hard to play
I'm gonna lose it anyway
The losing card I'll someday lay
So this is all I have to say

Pozostało 580 znaków

2019-01-17 13:19
1

Dobra lektura:

https://www.rugged-circuits.com/10-ways-to-destroy-an-arduino/
Method #8: Apply 5V External Power with Vin Load
plus
https://forum.arduino.cc/index.php?topic=271158.0


Pozostało 580 znaków

2019-01-17 14:20
1

@Marooned o ile mnie pamięć nie myli to 7V widziałem w nocie katalogowej TI. Ale nie mam żadnej pewności jak wygląda sprawa u innych producentów. Dla pewności zabezpiecza się stabilizator dodatkową diodą pomiędzy IN i OUT. Inna sprawa, że nie są to warunki pracy do jakiej są projektowane regulatory liniowe więc liczymy, na to że albo wewnętrzna architektura pozwala na coś takiego albo zadziałają zabezpieczenia.
@cerrato nie wiem czy jest sens zastanawiać się co będzie jak tranzystor dostanie przebicia bo trudno przewidzieć skutki. A zasada jest prosta - nie wolno do takiej sytuacji dopuścić. Na Twoim miejscu podał bym na wejście 7V (o ile Twój zasilacz daje 7V) i sprawdził czy coś się grzeje. Dla przykładu, jeśli pobór prądu to 100mA wtedy moc tracona wyniesie 200 mW - musisz organoleptycznie sprawdzić, czy jest to dopuszczalna wartość. Jeśli lutowanie wchodzi w grę to wylutuj ten stabilizator i zmostkuj IN z OUT podając 5V.
Chcesz spokojnie spać - wybierz najprostsze rozwiązanie.


Ja bym jednak poszedł w stronę 5V przez USB (ma dodatkowe zabezpieczenie wg opisu, nie patrzyłem na schemat) - Marooned 2019-01-17 14:59
Przejrzałem schemat Arduino Uno i widzę tam ncp1117st50t3g (LDO). Ma on wbudowane zabezpieczenie w postaci takiej diody o której już wspominałem (reverse-bias protection). Więc faktycznie nie powinno być problemów. Ale nadal brałbym to jako drugą opcję jeśli były by problem z grzaniem przy zasilaniu 7V. - rrowniak 2019-01-17 15:58
Ale jaki widzisz sens w traceniu 2V na ciepło zamiast podania wymaganych 5V? Daleko mi do eksperta w dziedzinie, ale to po prostu nie brzmi dla mnie sensownie. - Marooned 2019-01-18 11:29

Pozostało 580 znaków

2019-01-17 14:31
0

@rrowniak: Właśnie się skłaniam ku opcji "standardowej". Jak pisałem - obawiałem się przegrzewania, ale walcząc z teoretyczną możliwością nagrzewania się, mogę spowodować popalenie się elektroniki. To, co mi podesłaliście wcześniej - w zakresie podpięcia zasilania w sposób niestandardowy, na pierwszy rzut oka wydawało się ciekawe, ale po doczytaniu okazuje się, że może być niebezpieczne. Dlatego sam także doszedłem do podobnego wniosku co Ty - wsadzić 7V w stosowne gniazdo i nie kombinować, bo mogę zrobić tym więcej szkód niż pożytku. Zwłaszcza, że (co już pisałem wcześniej) urządzenie idzie w świat, więc nawet nie będę miał możliwości interwencji jakby coś się działo (co innego, jakbym robił to na użytek własny).

Dzięki chłopaki w zaangażowanie w temat :)


That game of life is hard to play
I'm gonna lose it anyway
The losing card I'll someday lay
So this is all I have to say
Ja bym jednak poszedł w stronę 5V przez USB (ma dodatkowe zabezpieczenie wg opisu, nie patrzyłem na schemat). To nadal jest "standardowe" zasilanie, więc bez paniki. Szkoda tej energii na regulatorze i dodatkowego zbędnego ciepła. - Marooned 2019-01-17 15:00
Też o tym myślałem, ale muszę jeszcze doczytać, jak to USB jest zabezpieczone. - cerrato 2019-01-17 15:55

Pozostało 580 znaków

2019-01-17 20:59
1

To ja pozwolę się wtrącić. Co prawda nie robiłem takiego projektu nigdy na Arduino, ale może coś jednak pomogę. Wiele już zostało powiedziane. to ja dodam po pierwsze, że referencyjne schematy Arduino dostępne są na ich stronie : https://www.arduino.cc/en/upl[...]rduino-mega2560-schematic.pdf i nie ma co się zastanawiać tylko trzeba na schemat popatrzeć i w razie problemów porównać z zakupioną płytką. W referencyjnej płytce widać regulator LDO MC33269. Spadek napięcia z jego noty to max 1,25V Dlatego zalecane napięcie przez Jack to 7V.
Nikt nie zadał pytania ile to urządzenie ma przepracować lat/czasu. Bo jeśli nie jest problemem abyś raz na rok czy dwa wysłał nowy element to może nie potrzebnie aż tak się przejmujesz tym grzaniem.
Jeśli urządzenie ma być długowiecznie i stabilne to po pierwsze sugerowałbym jednak użycie jakiegoś radiatora. Może po pomyśl aby obudowę podzielić jakby na 2 części, gdzie jedna będzie szczelna, przegrodą będzie radiator z żeberkami, a druga natomiast będzie służyć do wymiany ciepła i mieć np. dziurkowaną obudowę. Zasilacz najlepiej żeby miał duży zapas prądowy. Proponowałbym zasilacz 12V i zasilanie przez jack -może być jakiś zasilacz z routera, który ma 1,5 - 2A. Zasilacz będzie mały i mało się grzał. Takie zasilacze przy 2A mają nie więcej niż 35-40 stopni na obudowie ( doświadczalne nie z noty), a bardzo często walają się po kątach i są w miarę długowieczne. Poza tym dużo przekaźników tanich będzie na 12V.

edytowany 1x, ostatnio: jurek1980, 2019-01-17 21:04
przy 12V zasilacza stabilizator musi zbić napięcie o 7V! Gdzie to ciepło chcesz wytracić? - abrakadaber 2019-01-18 00:27
Radiatorem jest płytka, moc wytrącana zależy też od obciążenia stabilizatora, nie tylko od samej różnicy napięć. Cerrato bał się głównie grzania zasilacza. - jurek1980 2019-01-18 06:57

Pozostało 580 znaków

2019-01-17 21:10
0

Dzięki Jurku za wpis. Wcale się nie wtrącasz, a wręcz przeciwnie - napisałeś kilka ciekawych rzeczy.

Co do schematu płytki - nie jestem elektronikiem i rozgryzanie takich rzeczy to dla mnie średnia przyjemność ;) dałbym pewnie radę, zresztą już kilka razy miałem ze schematami do czynienia, ale nie mam tak, jak ktoś, kto w tym siedzi zawodowo, że rzucę okiem i od razu wszystko widzę.

W temacie długowieczności - nie ma takiej potrzeby, jak wytrzyma 2 lata to będzie już zupełnie ok. Chodziło mi raczej o taką sytuację, w której latem będzie 35 stopni, maszynka będzie pracować kilka godzin bez przerwy i się zagotuje/spali. Jeśli to jest mało realne, to możemy uznać temat za zakończony ;)

Widzę pewną rozbieżność między tym co Ty piszesz a tym, co chłopacy pisali. Ty sugerujesz 12V, a wcześniej były głosy, że im wyższe napięcie, tym więcej będzie musiał zredukować stabilizator, żeby zejść do 5V, a co za tym idzie - będzie się mocniej grzać. No to jak w końcu, jaki zasilacz? :p


That game of life is hard to play
I'm gonna lose it anyway
The losing card I'll someday lay
So this is all I have to say

Pozostało 580 znaków

2019-01-17 21:54
1

Tak, czym wyższe napięcie i pobierany prąd przez regulator tym więcej mocy regulator musi oddać. Zobacz sobie na notę katalogową np tutaj: https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC33269-D.PDF Jest wykres oddawanej mocy względem sposobu montażu. Na zdjęciach płytek Arduino zobaczysz, że te regulatory są montowane powierzchniowo i najczęściej są w obudowie SOT223. W nocie zobaczysz, że zalecają montaż na odpowiednio dużym kawałku miedzi. Ten obszar dookoła regulatora ma rozproszyć ciepło. Przy pobieranym prądzie pewnie jednak za dużo się nie nagrzeje. Jeśli masz ochotę pobawić się w kalkulacje to zobacz coś takiego: https://elektronikab2b.pl/tec[...]cia-dobor-ukladu-do-aplikacji. Ja skupiłem się jeszcze na innym problemie. Przekaźniki dają obciążenie indukcyjne ( w końcu cewka go włącza) może to powodować szpilki napięcia, które mogą nawet ubić Ci mikrokontroler bo na 5V nie ma dodatkowych zabezpieczeń. Zobacz sobie na YT jakiś filmik typu "why use diode in relay". Pewnie jakby w google wbić coś w stylu "relay diode arduino" też będzie trochę tematów. Nie chcę Ci mącić w głowie, bo wszystko ma wady i zalety i musisz dostosować rozwiązanie do potrzeb, a ja sam akurat takiego urządzenia jak opowiadasz na Arduino nie robiłem.
--Dodane--
No i przekaźniki też jednorazowo zabiorą dużo mocy na raz na start. Potem obciążany zasilacz 5V może dawać więcej ciepła niż ten większy plus ciepło z regulatora.

edytowany 2x, ostatnio: jurek1980, 2019-01-17 22:03

Pozostało 580 znaków

2019-01-17 22:30
0

Nie rozumiem ostatniego akapitu - tego o pobieraniu mocy przez przekaznik. My będziemy z poziomu arduino zasilać je jedynie po stronie sterowania, dając prąd na cewkę, natomiast po drugiej stronie będzie podpięte 230V, zupełnie od całego urządzenia niezależne. Sam przekaznik raczej za wiele prądu nie ciągnie, prawda?


That game of life is hard to play
I'm gonna lose it anyway
The losing card I'll someday lay
So this is all I have to say

Pozostało 580 znaków

2019-01-17 23:42
1

Cewka pobiera dużo prądu przez krótką chwilę ( oczywiście zależy od zastosowanego modelu/producenta). Do tego pisałeś o kilku przekaźnikach. Zobacz sobie jakiej mocy przekaźników potrzebujesz i ile mocy potrzebują cewki. Jak będziesz miał zasilanie 5V i chwilowe obciążenie powodujące spadek napięcia na zasilaniu o powiedzmy 0,5V to mikro kontroler może nie pracować stabilnie a np. resetować się. I oczywiście sam zasilacz obciążony będzie się grzał. Jak masz zapas napięcia to taki chwilowy skok o 0,5V zostanie zniwelowany przez regulator napięcia. i cały układ będzie działał stabilnie.
Czym większe napięcie cewki przekaźnika tym mniejszy prąd chwilowy dla niej.
Jak zerknąłem na gotowe płytki z przekaźnikami dostępne u majfrendów to jedna cewka miała moc 0,36W. - 5 przekaźników i mamy 1,5Watt potrzebnej chwilowej mocy czyi około 300mA przy 5V
Myślę, że czas na praktykę. Multimetr w dłoń. Zrób przykładowy układ w 2 wariantach bo pewnie zasilacze o różnych wartościach znajdziesz i pomiary zarówno temperatury elementów jak i stabilność zasilania.

Pozostało 580 znaków

2019-01-18 06:00
2

@jurek1980: Przekaźniki należy wysterować takim napięciem jakie przewiduje producent więc jeśli są to przekaźniki 5V to należy podać 5V. Jeśli 12V to 12V. I odradzam eksperymenty z innymi napięciami, szczególnie jeśli urządzenie ma być niezawodne.
Co do obciążenia jaki stawiają cewki przekaźników, jest to obciążenie o charakterze indukcyjnym więc prąd będzie narastał powoli (liniowo ściśle rzecz ujmując). Udar prądowy występuje przy obciążeniach o charakterze pojemnościowym. Jakiekolwiek chwilowe obciążenia będą niwelowane przez kondensatory elektrolityczne w sekcji zasilania jak i przez sam regulator liniowy. Natomiast szpilki napięcia występują podczas "wyłączania" przekaźnika - element indukcyjny "stara się" utrzymać prąd na tym samym poziomie więc po rozłączeniu napięcie zacznie gwałtownie rosnąć. Dioda ma za zadanie zewrzeć taki impuls aby ochronić tranzystor sterujący przekaźnikiem.
Co do samego poboru prądu to nic nie wiemy bo nie mamy schematu. Więc również polecam eksperymenty.


Pozostało 580 znaków

Odpowiedz
Liczba odpowiedzi na stronę

1 użytkowników online, w tym zalogowanych: 0, gości: 0, botów: 1

Robot: CCBot